Observatorios Tololo, SOAR y Gemini-Sur son claves en descubrimiento que revoluciona la astronomía

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Telescopios apostados en la Región de Coquimbo pudieron identificar el brillo óptico de una fusión de estrella binaria de neutrones.

El 17 agosto pasado dos observatorios de ondas gravitacionales, LIGO Avanzado y Virgo, ubicados en Estados Unidos e Italia,  detectaron por primera vez la fusión de una estrella binaria de neutrones (evento GW170817).  Las ondas gravitacionales, descubiertas hace apenas 2 años, son perturbaciones en el espacio-tiempo producidas por objetos masivos en movimiento, predichas por la teoría de relatividad general de Einstein. A diferencia de las fusiones de agujeros negros, en el caso de la fusión de estrellas de neutrones una emisión luminosa era esperada por los astrónomos, al menos teóricamente.
Es por ello que ese día fue de mucho movimiento en los centros astronómicos mundiales. Fue aquí donde los telescopios Blanco, SOAR y SMARTS 1.3 metros en el Observatorio Interamericano de Cerro Tololo (CTIO), y el telescopio Gemini-Sur en Cerro Pachón, jugaron un rol clave.
Con las coordenadas entregadas por LIGO y Virgo, equipos en Tololo se preparaban para iniciar la búsqueda apenas la oscuridad de la noche permitiera escudriñar el cielo.  No era fácil, las coordenadas entregadas por los observatorios de ondas gravitacionales no son precisas, por lo tanto, había que cubrir una importante parte del cielo para encontrar la fuente.  De hecho, la incertidumbre posicional del lugar del evento LIGO fue de unos 70 grados cuadrados o más de 350 veces el área de la luna llena.  Por otro lado el evento sólo estuvo visible por 1.5 horas cada noche.

CAMARA DE ENERGÍA OSCURA
Para cubrir esos 70 grados cuadrados en menos de 1.5 horas, el Observatorio Cerro Tololo tiene un instrumento ideal, la Cámara de Energía Oscura, o DECam. Con este instrumento óptico es posible escanear 3 grados cuadrados del cielo a la vez.
A las 19:13 horas empezó la búsqueda. El equipo liderado por el Dr. Edo Berger examinó rápidamente el área probable.
En dos barridas del cielo, utilizando dos filtros, en 72 minutos se pudo cubrir el área probable. Automáticamente las imágenes se iban descargando a un equipo que las escudriñaba.
A las 20:05 horas DECam tomó la primera imagen de la Galaxia NGC 4993 y a las 21:42 el equipo del Dr. Edo Berger encontró dentro de más de 30 Gb de datos una emisión brillante que no había estado ahí en el pasado.  Una nueva fuente brillante y puntual en la galaxia NGC 4993 en la constelación de Hydra. Esta galaxia elíptica se ubica a 130 millones de años luz de distancia de la Tierra.
«La detección conjunta de las ondas de luz y gravitacionales de fuentes cósmicas es uno de los santos griales de la astronomía actual», exclamó la Astrofísica brasileña Marcelle Soares-Santos del laboratorio nacional estadounidense Fermi, primer autor del trabajo del equipo de Berger que reporta su descubrimiento de la contraparte óptica.

IMPORTANCIA
«Este descubrimiento es de gran importancia, por un lado disipa cualquier duda en cuanto a que las detecciones de LIGO podrían no ser reales y por otro nos da la oportunidad de comparar teorías con observaciones, y la semejanza es espectacular», señaló a Semanario Tiempo, el Astrónomo de Tololo Alfredo Zenteno, que participó de la detección del evento, o kilonova.
Durante los siguientes días, la Cámara de Energía Oscura siguió observando el objeto para estudiar su evolución. «Por ser la primera vez que se observa un evento de este tipo, no estábamos muy seguros cuál sería su comportamiento», comentó Kathy Vivas, astrónomo de Cerro Tololo.
Con el paso de los días la fuente de luz se fue apagando rápidamente, reafirmando la convicción que el evento observado realmente coincide con la predicción teórica de la fusión de dos estrellas de neutrones y que da paso a lo que se conoce como Kilonova, ya que es mil veces más luminoso que una nova.
CTIO no solo tomó imágenes de la kilonova, sino también espectros con su telescopios SOAR, al igual que Gemini.
«Comenzamos a observar con el telescopio SOAR 36 horas después de la alerta. Tomamos datos por casi 8 días. Era impresionante ver como el el espectro cambiaba de noche a noche, haciéndose cada vez más rojo y débil.  Esto nos permite modelar las propiedades físicas del evento y confirmarlo como material eyectado a un 30% de la velocidad de la luz, producto de la fusión de dos estrellas de neutrones, donde se generan los átomos más pesados en el Universo», señaló el astrónomo de SOAR César Briceño.
Esta es una parte clave del descubrimiento.  La cantidad de elementos pesados, como el oro o el platino, no se puede explicar sin la fusión de estrellas de neutrones, y estas no se habían observado nunca hasta ahora.
«Los espectros nos permiten inferir que elementos atómicos pesados son formados durante la kilonova», nos cuenta el Dr. Briceño.
Mientras SOAR estudio el espectro en el ultravioleta y el óptico, el telescopio Gemini observo GW170817 con su cámara espectroscópica en el infrarrojo cercano, permitiendo un estudio amplio y detallado de la Kilonova y la composición del material expulsado en la fusión.
«Cuando se comparan modelos hechos con pocos elementos pesados con las observaciones de los espectros de Gemini-FLAMINGOS  el ajuste no es bueno, en cambio si usamos modelos con alta concentración de átomos pesados la comparación entre teoría y las observaciones es excelente», afirmó la Dra. Soares-Santos.
Anticipando las futuras observaciones de LIGO y Virgo, el Dr. Edo Berger  adelantó que «con su alta sensibilidad y capacidad de estudio de grandes áreas de cielo, DECam desempeñará un papel casi único en la identificación de eventos futuros de ondas gravitacionales».
Es así como el Observatorio Tololo y la DECam seguirán siendo un aporte vital para los principales descubrimientos astronómicos a nivel mundial.

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